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Die Erfindung betrifft ein Druckmeßgerät,
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welches insbesondere als transportables Präzisionsdruckmeßgerät zur
Justierung und Kontrolle von Druckmeßeinrichtungen und -anlagen dienen soll.
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Beim Bau und beim Betrieb von Druckmeßeinrichtungen aller Art werden
Druckmeßgeräte benötigt, welche die Druckwerte möglichst genau anzeigen und welche
bequem und schnell von der kontrollierenden Bedienungsperson ablesbar sind. Dies
ist besonders wichtig, wenn mehrere oder zahlreiche Druckanzeiger zu kontrollieren
und gegebenenfalls unverzüglich Meldlmgen zu machen sowie Entscheidungen zu treffen
sind. Hier kann es sich um Bruchteile von Sekunden handeln, wobei Fchler oder Irrtümer
beim Ablesen der Instrumente schwerwiegende Folgen haben können.
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Die bisher für Kontroll- und Justierzwecke od.dgl. verwendeten Flüssigkeitsmanometer
oder mechanischen Zeigermanometer haben den Nachteil, daß die Meßwerte an den Skalen
oft schwer und mühsam ablesbar sind, weil dafür unbequeme Kopfbewegungen erforderlich
sind. Auch sind die abgelesenen Werte schlecht bzw. nur sehr umständlich registrierbar.
Im übrigen erhält man auf diesen Manometern analoge Anzeigen, die auf den vielen
Teilstrichen der im allgemeinen nicht sehr großen Skalen praktisch nur unsicher
und angenähert ablesbar sind.
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Andererseits sind auch elektronische Druck meßgeräte bekannt, welche
die Meßwerte digital anzeigen. Diese Geräte ergeben zwar sehr genaue Werte, aber
sie haben wiederum den Nachteil, daß die elektronisch erzeugten Leuchtziffern oft
nur mühsam und zeitraubend erkennbar sind, vor allem bei ungünstigen Lichtverhältnissen
wie z.B. bei grellem Tageslicht. Daher können auch bei Verwendung solcher digital
anzeigenden Druckmeßgeräte schwerwiegende Ablesefehler entstehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckmeßgerät zu schaffen,
welches die Vorteile einer analogen Meßwertanzeige mit den Vorteilen einer digitalen
Meßwertanzeige vereinigt, so daß die Nachteile der bisher verwendeten entweder nur
analog oder nur digital anzeigenden Geräte einarder mehr oder weniger aufheben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß grundsätzlich dadurch gelöst,
daß das Druckmeßgerät zwei verschiedene, 3 aber jeweils von dem gleichen Eingangsdruck
einstellbare Druckanzeiger enthält, von denen der eine oino den gemessenen Druck
als analogen Meßwert und der andere den gemessenen Druck gleichzeitig als digitalen
Meßwert anzeigt.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
besteht der analoge Druckanzeiger aus einem unmittelbar auf den Eingangsdruck ansprechenden
Manometer, während der digitale Druckanzeiger aus einem von dem Eingangsdruck mittelbar
über einen Meßwert- oder Druckspannungswandler $K} und einen die analogen Signale
des letzteren in digitale Signale umwandelnden Analog-Qlgitalwandler einstellbaren
Digitalwertanzeiger gebildet ist.
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Dabei sind der Meßwertwandler und der Analog-Digitalwandler vorzugsweise
als elektronischi arbeitende Umformer ausgebildet, die z.B. von einem Netzanschlußgerät
oder von einer selbständigen Stromquelle mit Betriebsstrom gespeist werden.
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Erfindungsgemäß ist ein solches Druckmeßgerät besonders zweckm§ßig
so ausgebildet, daß der analoge Druckanzeiger bzw. die Druckwertskala des Zeigermanometers
und der digitale Druckanzeiger bzw. die Zifferntafel desselben einander benachbart
auf der oberen Deckfläche eines Gehäuses angeordnet sind. Infolgedessen kann man
beide Druckanzeiger gleichzeitig mit einem Blick überschauen und ablesen, so daß
Irrtümer und Ablesefehler praktisch ausgeschlossen werden. Die analogen und die
digitalen Meßwerte der Doppelanzeige müssen sich entsprechen, weil beide Anzeigegeräte
direkt
bzw. indirekt gleichzeitig von ein und demselben Eingangsdruck
eingestellt werden. So ergänzt die sehr genaue Ziffernanzeige des digitalen Anzeigers
die gleichzeitig erfaßbare Anzeige des Zeigers des analogen Manometers, und es wird
eine bequeme, rasche und genaue Ablesung der Druckmeßanzeige ermöglicht.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Druckmeßgerät mit
einer Prüfeinrichtung zur Kontrolle und Justierung der Meßfunktionen versehen werden.
Diese Prüfeinrichtung kann mit Kontrollkräften arbeiten, durch welche bestimmte
Eingangsdrücke willkürlich simulierbar sind. Ferner können erfindungsgemäß Sicherheitseinrichturgen
vorgesehen werden, welche die dem Eingangsdruck ausgesetzten Teile des Gerätes gegen
Uberlastung schützen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können Anschluß-und
Schaltmittel vorgesehen werden, welche ebenso wie sonstige Erfindungsmerkmale in
den Ansprüchen und in der folgenden Beschreibung näher gekennzeichnet sind.
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In äll der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise
veranschallLicht.
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Fig. 1 zeigt ein Druckmeßgerät gemäß det Erfindung in schaublldlicher
DarsteLL tirig;
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des Druckmeßgerätes
nach Fig. 1; und Fig. 5 zeigt schematisch einen Druckspannungswandler mit einer
Prüfeinrichtung zur Kontrolle der Funktion und Genauigkeit des Druckmeßgerätes.
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Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind auf der
geneigten Oberfläche eines pultförmigen, transportablen Gehäuses G nebeneinander
zwei verschiedene, jedoch von den gleichen Eingangsdrucksignalen gespeiste Druckanzeiger
angeordnet, nämlich ein mechanisch arbeitendes Manometer M mit einem über einer
analogen Druckskala spxilenden Zeiger und ein elektrisch arbeitender Digitalanzeiger
D mit auf einer Anzeigetafel aufleuchtenden Ziffern.
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Zwecks genauer waagerechter Aufstellung des Druckmeßgerätes ist auf
dem Gehäuse G zweckmäßig die Libeite L einer Wasserwaage od.dgl. angeordnet, was
vor allem für die genaue Funktion der später beschriebenen Prüteinrichtung wichtig
ist.
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An der Vorderwand des Gehäuses G sind ein oder mehrere, beispielsweise
drei DruckanschEilri.
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e2 tind vorgesehen, durch welche der bw. ftj
messenden
Drücke in das Gerät eingespeist werden.
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Einer dieser Drücke kann gegebenenralls auch von dem atmosphärischen
Außendruck vorgegeben sein, um z.B. eine Entlüftung des Gerätes oder eine Nullpunktkontrolle
zu ermöglichen. Die anderen Druckanschlüsse sind mit verschiedenen Meßstellen verbunden.
Der jeweils gewünschte Druckanschluß kann der Innendruckmeßleitung J des Druckmeßgerätes
z.B. mittels eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten Mehrwegehahnes oder
-ventils zugeführt werden, zu dessen Umschaltung ein an der rechten Seitenwand des
Gehäuses G angeordneten Einstellhebel E dient.
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Zur Einspeisung von elektrischer Hilfsenergie aus einem Stromnetz
in das Druckmeßgerät ist ein Stromeingang e4 vorgesehen, der gemäß Fig. 1 von einer
Steckdose S mit Zuführungskabel K gebildet sein kann.
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Im Inneren des Gehäuses G führt der Stromeingang e4, wie Fig. 2 zeigt,
zu einem Netzanschlußgerät N. Für den Fall, daß kein Netzstrom zur Verfügung steht
oder daß der Netzstrom ausfällt, ist noch ein Akkumulator A oder eine sonstige selbständige
Energiequelle vorgesehen. Der Akkumulator A, welcher von dem Netzanschlußgerät N
aufgeladen werden kann, wird bei Ausfall des Netzes mittels eines Schalters selbsttätig
oder von Hand an die innere Stromleitung des Druckmeßgerätes angeschlossen.
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Von der Innendruckmeßleitung J führt eine Zweigleitung Z1 zu dem
mechanischen analogen Manometer M für den Druck P, wie aus dem Blockschaltbild der
Fig.
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2 ersichtlich ist. Eine andere Zweigleitung Z2 führt zum Druckteil
p eines elektronischen Meßwertwandlers U, welcher den eingehenden Druckwert in eine
diesem Druc froportionale Größe wie z.B. einen eingeprägten analogen Strom bzw.
ein analoges elektrisches Signal umwandelt.
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Von der Zweigleitung Z1 bzw. von der Innendruckmeßleitung J geht eine
Ausgangsleitung Z5 zu einem in Fig. 1 an der Vorderwand des Gehäuses G mündenden
Druckausgang aD, der als Schlauchtülle oder als Rohrstutzen od.dgl. ausgebildet
sein kann. Dieser Druckausgang a3 ist entweder verschlossen, oder er kann mit einem
weiteren analogen, auf Druck ansprechenden Gerät wie z.B. mit einem Präzisionsmanometer
oder Registriermanometer verbunden werden.
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Der Strom- oder Spannungsteil u des elektronischen Meßwertwandlers
oder Druckspannungswandlers U ist über einen Verstärker V mit einem elektronischen
Analog-Digitalwandler W verbunden, welcher die aus dem Verstärker V kommenden analogen
elektrischen Signale in digitale elektrische Signale nach dem 8CD-Code verwandelt,
die zweckmäßig dezimal auf dem Digitalanzeiger D in Ziffern z.B. mittels Leuchtdioden
sichtbar gemacht und dort als Druckwerte abgelesen werden können.
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Von der Verbindungsleitung zwischen dem :rstärker V und dem Analog-Digitalwandler
W zweigt eine elektrische Leitung X zu einer Analogsignal-Anschlußbuchse al ab,
von der die elektrischen Analogsignale beliebigen weiteren Meß- bzw. Registriergeräten
od.dgl. zugeführt werden können.
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Hinter dem Ausgangsteil D des Analog-Digitalwandlers W, aber noch
vor dem Digitalanzeiger D, zweigt eine weitere elektrische Leitung Y zu einer Digitalsignal-Anschlußbuchse
a2 ab, von der die elektrischen Digitalwerte einem beliebigen weiteren Aufnahmegerät,
z.B. einem Zahlendrucker oder Speichergerät zugeleitet werden können. Die Anschlußbuchsen
lt a und a2 können gemäß Fig. 1 ebenfalls an der Vorderwand des Gehäuses G angeordnet
sein.
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Vorzugsweise wird gemäß der Erfindung ein Meßwert- oder Druckspannungsxxwandler
verwendet, welcher gegen eine Überlastung durch zu hohen Eingangsdruck geschützt
ist. Ein solcher Druckspannungswandler ist in Fig. 3 zusammen mit einer Prüfeinrichtung
zur Kontrolle der Meßwertanzeige beispielsweise und schematisch veranschaulicht.
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Der Druckspannungswandler besteht imwesentliohen aus einer U-förmig
gebogenen Blattmeßfeder 1, einem in itztere eingebauten Metallfederbalt bzw.
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Meßbalg 2, einem Membrangehäuse 3 und einem Differentialtrafo 4. Zur
Prüfeinrichtung gehören zwei mit 5 bezeichnete Prüf- oder Justiergewichte G1 und
G2> welche durch entsprechende Einstellung zweier Schalthebel 6 über ein Schneidengehänge
auf die Druckmeßeinrichtung 1, 2 einwirken können. Die Schalthebel õ sind in Fig.
1 an der rechten Seitenwand des Gehäuses G sichtbar.
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Der vom Druckmeßgerät zu verarbeitende Druck wird z.B. durch den
Eingangsdruckanschluß el in das Membrangehäuse 3 eingeführt, wo er auf eine dünne
Membran 7 wirkt. Der Druckraum 8 unterhalb der Membran 7 ist mit dem Innenraum 9
des Meßbalges 2 durch eine Leitung 10 verbunden. In die Räume 8, 9 und 10 ist hermetisch
eine Flüssigkeit eingeschlossen, welche den auf die Membran 7 wirkenden Eingangsdruck
auf den Meßbalg 2 überträgt. Durch den Innendruck dehnt sich der Meßbalg 2 gemäß
der Federsteire der Blattmeßfeder 1 aus. Der Balgboden 11 des Meßbalges 2 schlägt
entsprechend aus und bewegt über den mit ihm verbundenen Federschenkel 12 der Blattmeßfeder
1 den Eisenkern 13 des Differentialtrafos 4. Dadurch entsteht in dem Differentialtrafo
4 eine Differentialwechselspannung, welche von der Stellung des Sisenkernes 13 und
damlt von der Höhe des zu messenden Zingangsdruckes
abhängt. Wächst
der Eingangsdruck bei el über eine bestimmte Höhe, dann legt sich die Membran 7
auf ihr Bett, d.h. auf den Boden 14 des Membrangehäuses 3, so daß sich der auf den
Meßbalg 2 wirkende Druck nicht weiter erhöhen kann. Dadurch ist der Druckspannungswandler
des Druckmeßgerätes auf einfache Weise gegen eine Überlastung geschützt.
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Die Gewichte G1 und G2 der Prüfeinrichtung sind so dimensioniert,
daß sie die Kräfte simulieren, welche z.B. von zwei ausgewählten Meßdrücken hervorgerufen
werden sollen. Bei der Prüfung des Druckmeßgerätes kann eine Nullpunktkontrolle
einfach dadurch vorgenommen werden, daß der Druckeingang e1 mit der äußeren Atmosphäre
verbunden wird.
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Um nun auch kontrollieren zu können, ob die richtige Zuordnung des
zu messenden, bei el zugeführten Druckes zu der von dem Differentialtrafo 4 erzeugten
Differentialwechselspannung noch erhalten ist, kann man im einfachsten Fall das
obere Prüfgewicht G1, an dem das Prüfgewicht G2 hängt, durch Betätigen des oberen
Schalthebels 6 an die Meßeinrichtung anhängen; es muß sich dann eine bestimmte Ausgangsspannung
des Differentialtrafos 4 einstellen. Will man auch noch einen Zwischenwert kontrollieren,
dann betätigt man
den unteren Schalthebel 6 derart, daß sich das
Prüfgewicht G2 von dem Prüfgewicht G1 löst, so daß nur noch das obere IL Prüfgewicht
G1 an der Meßeinrichtung hängt. Auf diese Weise kann man kontrollieren, ob die Justierung
des Meßwertwandlers hinsichtlich Meßspanne und Linearität innerhalb der vorgesehenen
X Grenzen liegt. Wenn auch die Linearität bei dieser Prüfung nur an einem Punkt
der Kennlinie kontrolliert wird, so ist diese Maßnahme in der Regel doch ausreichend,
um zu erkennen, ob das Druckmeßgerät noch in Ordnung ist.
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In der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprechen sind die wesentlichen
Erfindungsmerkmale und Erfindungsausgestaltungen grundsätzlich gekennzeichnet worden.
Jedoch beschränkt sich die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel,
sondern sie umfaßt auch alle Varianten im Rahmen dieser Erfindungsmerkmale.
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